制作交通工具EMI SUPPRESSION TECHNOLOGY
84SAFETY & EMC No.1 2021
引言
传统汽车的内燃机驱动系统与新能源汽车的驱动电机系统存在很大的差异，新能源汽车驱动电机系统的DC-AC 逆变系统中，功率模块的快速开通和关断使电压在极短时间内发生跳变，同时电流方向随之发生变化，加之驱动电机为感性负载，在进行快速变换时，对电驱动系统自身的低压控制电路和邻近的车辆部件形成较强的辐射和传导干扰。此外，新能源汽车在有限的空间内布置了很多车辆部件，部件之间相互的干扰，引起了许多的电磁兼容问题[1]。本文主要研究了CEC 试验的超标原因及整改方案。
1 新能源汽车电驱动系统的传导发射试验方法
依据GB/T 18655/CISPR 25 [2-3]中对传导发射电流法的试验规定，新能源汽车电驱动系统CEC 测试使用电流探头法，选取的测试限值为3级。实际的测试布置图如图1所示（GB/T 18655-2018中的图 I.6），被测电驱动系统（包括电机控制器、电机）安装到台架上，电机输出轴通过实验室的连接轴与暗室外的负载电机相连；高、低压电源通过低压/高压人工网络（LV/HV-AN）连接到被测电驱动系统。 通过上位机软件设置电机控制器在一定转速、扭矩下工作（工况借鉴GB/T 36282-2018[4]推荐的50%额定转速，50%额定扭矩），电流探头测试位置分别距电机控制器50 mm、750 mm。通过电流探头连接的接收机读取控制器产生的传导骚扰值，考核电机控制器传导发射的强度。
摘要
简述了新能源汽车电驱动系统的传导发射电流法（CEC）。基于CEC 试验及超标情况，分析了高压传导发射超标的原因，并采取了优化高压滤波组件的线束长度，X 、Y 电容，吸收式滤波器参数等整改措施，整改后的传导发射测试结果满足GB/T 18655-2018要求。最后，总结了电驱动系统 PCB 设计中应注意的事项，旨在为相关研究人员提供参考。关键词
新能源汽车电驱动系统；电磁兼容；传导发射电流法；设计优化；GB/T 18655-2018Abstract
plc一体机The conduction emission current (CEC) method of new energy vehicle electric drive system is introduced. Based on CEC test and over standard situation, the reasons for over standard of high-voltage conducted emission are analyzed, and rectification measures are taken to optimize the harness length of high-voltage filter module, X and Y capacitors, parameters of absorption filter, etc. After rectification, the conducted emission test results meet the requirements of GB/T 18655-2018. Finally, it summarizes the matters needing attention in PCB design of electric drive system, aiming to provide reference for relevant researchers.
Keywords
new energy vehicles electric drive system; EMC; CEC; design optimize; GB/T 18655-2018
（上接第83页）
新能源汽车电驱动系统电流法测试的设计优化
Design Optimization of Current Method Test for Electric Drive System of New Energy Vehicle
红外光通讯上海汽车变速器有限公司 李靖恺
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编辑：刘新霞
图1 CEC
测试实际布置图
电磁干扰抑制技术
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莹石球2021年第1期 安全与电磁兼容
2 CEC 试验情况及超标分析
按上述试验方法，并通过电机安装的转速传感器采集到转速信号发到上位机软件上，进行CEC 测试。
如图2所示，在30~108 MHz 频率区间内，电驱动系统传导发射的谐波超标，且超过限值的幅度较大，其可能的原因如下：
（1）由于母排布局限值，PCB 与母排有部分交叠区域，导致低压干扰耦合到高压，再通过高压进行放大，使得传导干扰通过高压线耦合到控制器外部；
（2）由于高压滤波不足，X 、Y 电容选型实际上与需要滤波的频段不匹配（出于某种限制，试验中采用了X =1.5 μF，Y =0.47 μF），CEC 测试时滤波不足，导致耦合到外部的干扰过多；同时，吸收式滤波器选型不对，导致吸收的频段没有覆盖到超标区域；
（3）由于测试台架限制，高压线束过长（总长达到 3.5 m），导致天线效应过强；
（4）PCB 布局考虑不周，独立功能电路未完全隔离，滤波元件达不到预计的效果，导致电驱动系统传导发射测试结果超标。
3 整改措施
为了保证电驱动系统传导发射在限值要求内，需对电驱动系统进行设计优化。针对上述4种可能的原因进行试验分析：
（1）母排耦合方面，调整PCB 的尺寸，缩小高低压直接耦合的区域，降低高低压耦合干扰，结果没有改善，说明导致此问题的主要原因不是由于母排布局；
（2）器件选型方面，经多次试验发现，为了滤除30 MHz 以上频段的干扰，电容参数为X =2.2 μF，Y =0.1 μF 时，效果相对较好，搭配的吸收式滤波器参数重新选择，重点将滤波参数由原来的低频为主，调整为30 MHz 频段以上为主，见表1，实验结果有较大改善，设计优化达到了预期效果。
（3）针对测试台架限制，更换了另外一家第三方实验室，线束长度大幅缩短（2.8 m），实验结果有一些改善，说明线束长度在一定程度上影响了测试结果；
（4）针对PCB 布局不合理问题，优化局部电路 PCB 的布局。经分析，PCB 布局不合理主要影响的是控制器的辐射发射和低压传导干扰的幅值，对高压传导干扰的影响有限。
整改后，电驱动系统的对外传导干扰测试结果如 图3所示，符合GB/T 18655-2018的限值要求。
4 结论
从本产品的解决方案结合其他电驱动系统的试验分析情况来看，CEC 试验不合格与结构排布、器件型号选择、PCB 布线设计、线束长度不恰当息息相关。为了降低CEC 试验不通过的风险，以下几点在电驱动系统芯片选型、结构布局设计的初期需要引起重视：
（1）统筹考虑部件结构件的特征，反复评审部件内部的线束排布，不同使用途径的线束不建议平行布局，如果平行布局无法避免，那么线与线距离大于10 mm。
（2） 滤波电路的设计，滤波元件预留在各个关键元器件（晶振、大功率芯片、MOS 管）的主回路上。
（3）在结构的布局方面，如果使用高低压隔离方法，高压与低压需尽量减少交叠区域，否则隔离对策会起到反作用，造成地电平或者电源区域之间产生电位差，从而影响整个系统的正常运行。结合使用滤波、屏蔽和接地等常用措施，可有效地降低产品对外的干扰。
（4） 整车的布局、布线也需要作为重要的参考项（虽然普遍参考的都是GB/T 18655/ CISPR 25的布置来进行测试的，其实最终需要以整车通过为准）。如果能与客户达成一致，在高压线与低压线的长
度选择上与整车一致，也是一个较好的选择；且出于成本的考虑，一份测试报告可能需要覆盖多家客户，依据图2
电驱动系统传导发射的原始测试结果
图3
电动汽车电机控制器终测结果
（下转第96页）
PROFESSIONAL RESEARCH
96SAFETY & EMC No.1 2021
位置的电磁辐射测量结果，建议乘客在图7蓝（一级区）和绿（二级区）区域候车，尽量避开红（辐射超标）区域。
5.2 地铁车站工作人员
经常在地下候车厅车头位置指挥控制的工作人员，应当特别注意电磁防护，尽量不要长时间在同一个
位置工作，以避免长时间处于高电磁暴露状态。可以采取穿戴防护设备等措施，或实施更为频繁的轮班制。
参考文献
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编辑：刘新霞
（上接第85页）
法规进行测试布置，可避免不同客户之间由于车辆布置不同导致的过多的测 试量。
（5）汽车行业应该重视电磁兼容（EMC），其设计应该贯穿于产品设计的整个过程。如果EMC工程师前期无法介入到项目开发中，或者提出的建议无法实施，拖到项目初版锁定，EMC测试不通过才进行设计优化，不但耽误了开发进度，而且后期设计中无法进行大幅度优化，产品优化效果大打折扣。
参考文献
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